人教版高中化學教材疑難實驗研究

李茜

摘 要：對人教版普通高中新課標化學教材中鈉的燃燒、鐵粉與水蒸氣反應兩個實驗進行了改進研究，使之成為簡單易做、現象明顯、容易成功的實驗。

關鍵詞：高中化學；疑難實驗；研究

一、對鈉的燃燒實驗的改進

1.實驗原理

鈉在空氣中在點燃的條件下可以發生反應：2Na+O2■Na2O2。

2.改進理由

人教版普通高中課程標準實驗教科書《必修1》（2007版）【實驗3-2】金屬鈉的燃燒實驗：“將一小塊表面吸干煤油的金屬鈉放在坩堝里加熱”。這樣做得到的產物表面被大量黑色的物質覆蓋，很難讓學生觀察到鈉燃燒后生成的物質是淡黃色的過氧化鈉。此實驗不易成功的原因在于：①加熱到鈉熔化并開始有火花時沒有及時撤離酒精燈。②用于燃燒的鈉是學生觀察鈉的物理性質（【實驗3-1】）之后，未做任何處理的金屬鈉，而用于學生觀察的鈉只是切除了一端的外皮，其他外皮沒有切除，會殘留部分煤油。③燃燒用的坩堝是不透明的，只能俯視觀察實驗現象，學生很難觀察到鈉燃燒時火焰的顏色。

3.實驗材料及藥品

鐵架臺、酒精燈、石棉網、大燒杯、鑷子、小刀、玻璃片、濾紙、金屬鈉。

4.實驗裝置（圖1）

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5.實驗步驟

①按實驗裝置圖組裝好裝置。②用鑷子取出一小塊金屬鈉，用濾紙吸干表面的煤油，再用小刀切去其所有外皮。③點燃酒精燈，加熱并不停地移動，使燒杯底部均勻受熱。④待燒杯達到一定溫度（接近鈉的熔點）時，將準備好的金屬鈉迅速放入燒杯中，繼續加熱。⑤待金屬鈉熔化并有火花生成時，立即撤離酒精燈。

6.實驗現象（圖2、圖3）

將金屬鈉放入燒杯后，鈉很快熔化并有火花產生，撤離酒精燈后，鈉繼續劇烈燃燒產生黃色火焰和白色的煙，冷卻后生成淡黃色小顆粒狀的物質，周圍未出現黑色的物質。

7.實驗結論

金屬鈉燃燒后生成的物質是淡黃色的過氧化鈉。

8.改進后的優點

①操作簡單，使用的儀器都是實驗室常用的。②克服了用坩堝燃燒金屬鈉時學生只能俯視觀察實驗現象的困難，因為燒杯是透明的，所以無論教師演示實驗還是學生自己動手實驗，都很容易從任意一個角度觀察金屬鈉燃燒時的實驗現象。③本實驗所用的金屬鈉切去了所有外皮，避免了煤油不完全燃燒時產生的黑色物質對過氧化鈉顏色的觀察造成的干擾。

二、對鐵粉與水蒸氣反應實驗的改進

1.實驗原理

鐵與水蒸氣在高溫的條件下發生反應：3Fe+4H2O（g）■Fe3O4+4H2。

2.改進理由

人教版普通高中課程標準實驗教科書《必修1》（2007版）【科學探究】鐵粉與水蒸氣反應實驗：“將浸了水的濕棉花放在試管底部，還原鐵粉平鋪在試管中（距濕棉花一定距離），用一個酒精燈加熱進行反應”。這樣做該實驗很難成功。雖然注釋（【科學探究】下面）中說了該實驗也可再用一個酒精燈加熱，但是教師做演示實驗或指導學生進行實驗時，往往只會用一個酒精燈加熱，或者用兩個普通的酒精燈加熱，使得該實驗仍然很難成功，即使產生了少量的氫氣，反應也很難持續進行。如果用酒精噴燈加熱，其產生的較大噪音會干擾學生的聽覺，所以很多中學教師都不做此實驗。此實驗不易成功的原因在于：①只用一個酒精燈加熱，酒精燈在加熱鐵粉的時候水蒸氣停止產生，酒精燈在加熱濕棉花的時候，鐵粉部分的溫度未達到與水蒸氣反應的溫度。②用兩個普通的酒精燈加熱，雖然水蒸氣可以不停地產生，但是鐵粉部分的溫度仍未達到與水蒸氣反應的溫度。

3.實驗材料及藥品

鐵架臺、酒精燈、酒精燈罩、試管、棉花、導管、橡皮塞、火柴、瓷蒸發皿、還原鐵粉、肥皂液、蒸餾水。

4.實驗裝置

5.實驗步驟

①按實驗裝置圖組裝好裝置。②點燃酒精燈，先用一個酒精燈于試管底部來回移動預熱試管，再將其中一個酒精燈加上酒精燈罩放在還原鐵粉部位集中加熱，將另一個酒精燈放在濕棉花部位集中加熱。③觀察蒸發皿中產生的氣泡，待氣泡較多時，用坩堝鉗夾住燃著的火柴（或用燃著的竹簽），點燃氣泡。④重復步驟③。

6.實驗現象

將帶有燈罩的酒精燈集中鐵粉部位加熱時，可以很快觀察到還原鐵粉變黑，蒸發皿中不斷產生氣泡，點燃氣泡可以聽見“噗噗”的“爆鳴”聲。

7.實驗結論

觀察到還原鐵粉變黑，可以證明鐵粉與水蒸氣反應生成了四氧化三鐵；點燃蒸發皿中產生的氣泡聽見“噗噗”的“爆鳴”聲，可以證明鐵粉與水蒸氣反應生成的氣體是氫氣。

8.改進后的優點

本實驗成功的關鍵在于：①要不斷產生水蒸氣。②鐵粉部位的溫度要達到兩者的反應溫度，通過使用兩個酒精燈和給還原鐵粉部位的酒精燈加一個燈罩，提高了火焰溫度，使得該實驗操作簡單，反應能夠持續進行，并且避免了使用酒精噴燈產生的較大噪音給學生的聽覺帶來的干擾。